编译原理——语法分析详解
编译原理中的词法分析与语法分析原理解析
编译原理中的词法分析与语法分析原理解析编译原理中的词法分析和语法分析是编译器中两个基本阶段的解析过程。
词法分析（Lexical Analysis）是将源代码按照语法规则拆解成一个个的词法单元（Token）的过程。
词法单元是代码中的最小语义单位，如标识符、关键字、运算符、常数等。
词法分析器会从源代码中读取字符流，将字符流转换为具有词法单元类型和属性值的Token序列输出。
词法分析过程中可能会遇到不合法的字符序列，此时会产生词法错误。
语法分析（Syntax Analysis）是对词法单元序列进行语法分析的过程。
语法分析器会根据语法规则，将词法单元序列转换为对应的抽象语法树（Abstract Syntax Tree，AST）。
语法规则用于描述代码的结构和组织方式，如变量声明、函数定义、控制流结构等。
语法分析的过程中，语法分析器会检查代码中的语法错误，例如语法不匹配、缺失分号等。
词法分析和语法分析是编译器的前端部分，也是编译器的基础。
词法分析和语法分析的正确性对于后续的优化和代码生成阶段至关重要。
拓展部分：除了词法分析和语法分析，编译原理中还有其他重要的解析过程，例如语义分析、语法制导翻译、中间代码生成等。
语义分析（Semantic Analysis）是对代码进行语义检查的过程。
语义分析器会根据语言的语义规则检查代码中的语义错误，例如类型不匹配、变量声明未使用等。
语义分析还会进行符号表的构建，维护变量和函数的属性信息。
语法制导翻译（Syntax-Directed Translation）是在语法分析的过程中进行语义处理的一种技术。
通过在语法规则中嵌入语义动作（Semantic Action），语法制导翻译可在语法分析的同时进行语义处理，例如求解表达式的值、生成目标代码等。
中间代码生成（Intermediate Code Generation）是将高级语言源代码转换为中间表示形式的过程。
中间代码是一种抽象的表示形式，可以是三地址码、四元式等形式。
编译原理中语法分析探讨及其应用
（一）语法分析概述语法分析是对高级语言的句子结构进行分析，在编译过程中处于核心地位，它的主要任务是在词法分析识别出正确单词符号串的基础上，根据语言定义的语法规则，从单词符号串中识别出各种语法成分，并进行语法检查和错误处理，生成相应的语法树。
生成语法树的方法有两种，一种是自上而下另一种是自下而上。
[1]自上而下的语法分析方法是对由单词种别构成的源程序，尝试用所有可能的途径，从语法树的根结点出发，从上至下为输入符号串建立一棵语法树。
也可以说成是为输入符号串构造一个最左推导。
整个分析过程就是一种试探的过程，通过不断使用不同产生式谋求匹配输入符号串的过程。
自上而下的语法分析方法分为确定的和不确定的两种。
只有LL（1）文法才能进行确定的自上而下语法分析，在这种分析方法中面临两个问题，回溯和死循环。
通过对文法的产生式进行改造来解决这两个问题，在回溯中改造的方法是提取公共左因子，比如:A→αβ1|αβ2，改造后为A→αA’，A’→β1|β2。
死循环的改造方法是消除左递归，比如:A→Aα|β改造后为A→βA’，A’→αA’|ε。
而不确定的有递归下降分析和预测分析，前者适合手工实现，后者适合自动生成。
递归下降分析是用子程序来实现的，为每个非终结符创造一个子程序，每个子程序里面都有一个函数体，这个函数体是根据非终结符的产生式而定义展开的，当分析过程中遇到终结符时就直接匹配，如果遇到非终结符就调用相应的非终结符对应的子程序。
预测分析方法需要借助一个状态栈和一个二维分析表来实现，两者必须联合控制才能更好的实现预测分析方法。
自下而上的语法分析方法和自上而下的语法分析方法是完全不同的两种方法，但是它们产生的结果是相同的，都是构造一棵语法树，只是构造的过程不同罢了。
语法树创建的过程是把分析符号串的各个符号作为叶子结点，按照文法定义的规则，把产生式左部的非终结符作为父结点，自下而上构造此树的过程。
它的基本思想是“移进—归约”。
编译原理第4章 语法分析——自上而下分析
17
例3.4.1 假定有文法G(S): (1) S→xAy (2) A→**|*
分析输入串x*y(记为)。
x*y
S
IP x A y **
18
例3.4.1 假定有文法G(S): (1) S→xAy (2) A→**|*
分析输入串x*y(记为)。
x*y
S
IP x A y **
19
例3.4.1 假定有文法G(S): (1) S→xAy (2) A→**|*
(4.3)
虽没有直接左递归，但S、Q、R都是左递归的
SQcRbcSabc
一个文法消除左递归的条件
丌含以为右部的产生式
丌含回路
PP
30
例 文法G(S): S→Qc|c Q→Rb|b R→Sa|a
(4.3)
虽没有直接左递归，但S、Q、R都是左递归的
SQcRbcSabc
Q
Q
ⅹ
S
R
S→Qc|c Q→Rb|b R→Sa|a
35
例 考虑文法G(S)
S→Qc|c Q→Rb|b R→Sa|a
消除S的直接左递归后： S→abcS | bcS | cS S→abcS | Q→Sab |ab | b R→Sa|a
关于Q和R的觃则已是多余的，化简为：
S→abcS | bcS | cS
S→abcS |
(4.4)
36
注意，由于对非终结符排序的丌同，最 后所得的文法在形式上可能丌一样。但 丌难证明，它们都是等价的。
分析输入串x*y(记为)。
x*y
S
IP
15
例3.4.1 假定有文法G(S): (1) S→xAy (2) A→**|*
分析输入串x*y(记为)。
编译原理第三章语法分析
3.2 语言和文法
• 文法的优点
–文法给出了精确的，易于理解的语法说明 –自动产生高效的分析器
–可以给语言定义出层次结构
3.2 语言和文法
• 文法的优点
–文法给出了精确的，易于理解的语法说明 –自动产生高效的分析器
–可以给语言定义出层次结构
–以文法为基础的语言实现便于语言的修改
3.2 语言和文法
F id | (E)
3.2 语言和文法
E E+T|T TT* F|F F id | (E)
E T T T * F id F id
E E
T F
+
T F
T * F
id
*
F
id
id id * id * id 和 id + id * id 的分析树
id
3.2 语言和文法
3.2.5 消除二义性 stmt if expr then stmt | if expr then stmt else stmt | other • 句型：if expr then if expr then stmt else stmt
3.2 语言和文法
3.2.5 消除二义性 stmt if expr then stmt | if expr then stmt else stmt | other • 句型：if expr then if expr then stmt else stmt • 两个最左推导： stmt if expr then stmt if expr then if expr then stmt else stmt stmt if expr then stmt else stmt if expr then if expr then stmt else stmt
编译原理中的词法分析与语法分析原理解析
编译原理中的词法分析与语法分析原理解析编译原理是计算机科学中的重要课程，它研究的是如何将源程序翻译成目标程序的过程。
而词法分析和语法分析则是编译过程中的两个重要阶段，它们负责将源程序转换成抽象语法树，为接下来的语义分析和代码生成阶段做准备。
本文将从词法分析和语法分析的原理、方法和实现技术角度进行详细解析，以期对读者有所帮助。
一、词法分析的原理1.词法分析的定义词法分析（Lexical Analysis）是编译过程中的第一个阶段，它负责将源程序中的字符流转换成标记流的过程。
源程序中的字符流是没有结构的，而编程语言是有一定结构的，因此需要通过词法分析将源程序中的字符流转换成有意义的标记流，以便之后的语法分析和语义分析的进行。
在词法分析的过程中，会将源程序中的字符划分成一系列的标记（Token），每个标记都包含了一定的语义信息，比如关键字、标识符、常量等等。
2.词法分析的原理词法分析的原理主要是通过有限状态自动机（Finite State Automaton，FSA）来实现的。
有限状态自动机是一个数学模型，它描述了一个自动机可以处于的所有可能的状态以及状态之间的转移关系。
在词法分析过程中，会将源程序中的字符逐个读取，并根据当前的状态和字符的输入来确定下一个状态。
最终，当字符读取完毕时，自动机会处于某一状态，这个状态就代表了当前的标记。
3.词法分析的实现技术词法分析的实现技术主要有两种，一种是手工实现，另一种是使用词法分析器生成工具。
手工实现词法分析器的过程通常需要编写一系列的正则表达式来描述不同类型的标记，并通过有限状态自动机来实现这些正则表达式的匹配过程。
这个过程需要大量的人力和时间，而且容易出错。
而使用词法分析器生成工具则可以自动生成词法分析器的代码，开发者只需要定义好源程序中的各种标记，然后通过这些工具自动生成对应的词法分析器。
常见的词法分析器生成工具有Lex和Flex等。
二、语法分析的原理1.语法分析的定义语法分析（Syntax Analysis）是编译过程中的第二个阶段，它负责将词法分析得到的标记流转换成抽象语法树的过程。
编译原理词法分析与语法分析的过程与方法
编译原理词法分析与语法分析的过程与方法编译原理是计算机科学领域中的重要内容之一，它研究如何将高级语言程序转化为机器语言的过程。
其中，词法分析和语法分析是编译原理中的两个重要阶段。
本文将详细介绍词法分析与语法分析的过程与方法。
一、词法分析的过程与方法词法分析是编译器的第一个阶段，其主要任务是将源程序的字符序列划分成有意义的语言单元，也就是词法单元。
以下是词法分析的过程与方法：1. 扫描：词法分析器从源程序中读取字符序列，并按照事先定义的规则进行扫描。
2. 划分词法单元：根据事先定义的规则，词法分析器将字符序列划分为不同的词法单元，如关键字、标识符、常量、运算符等。
3. 生成词法单元流：将划分好的词法单元按照顺序生成词法单元流，方便后续的语法分析阶段使用。
4. 错误处理：在词法分析过程中，如果发现了不符合规则的字符序列，词法分析器会进行错误处理，并向用户报告错误信息。
二、语法分析的过程与方法语法分析是编译器的第二个阶段，其主要任务是分析词法单元流，并判断是否符合语法规则。
以下是语法分析的过程与方法：1. 构建语法树：语法分析器根据语法规则构建抽象语法树（AST），用于表示源程序的语法结构。
2. 自顶向下分析：自顶向下分析是一种常用的语法分析方法，它从根节点开始，按照语法规则向下递归分析，直到生成叶子节点对应的词法单元。
3. 底部向上分析：底部向上分析是另一种常用的语法分析方法，它从词法单元开始，逐步合并为更高级的语法结构，直到生成抽象语法树的根节点。
4. 错误处理：在语法分析过程中，如果发现了不符合语法规则的词法单元流，语法分析器会进行错误处理，并向用户报告错误信息。
三、词法分析与语法分析的关系与区别词法分析和语法分析在编译原理中起着不同的作用：1. 关系：词法分析是语法分析的前置阶段，它为语法分析提供了有意义的词法单元流。
语法分析基于词法单元流构建语法树，判断源程序是否满足语法规则。
2. 区别：词法分析主要关注词法单元的划分和分类，它是基于字符序列的处理；而语法分析主要关注词法单元之间的组合和语法结构的判断，它是基于语法规则的处理。
编译原理语法分析
编译原理语法分析编译原理语法分析的目的在于实现用户指令与计算机程序之间的转换，实现自然语言指令到机器语言的转换。
语法分析是编译过程中非常重要的一部分，它可以将输入源程序分解成词法单元，并根据规定的语法规则把它们组合起来，构成一个或多个语句。
编译原理语法分析是基于形式化的文法。
一个文法定义了正确的句子，并使用若干规则表达句子的结构，而这些规则又组成了合法的用户指令集。
文法由语法规则（归纳规则）和终结符（终结符号）组成，其中语法规则是一些由终结符组成的语句，它们表示句子的结构，而终结符号则表示句子本身。
编译原理语法分析过程主要分为四个阶段：词法分析阶段，LL(1)分析阶段，LR(1)分析阶段，以及语义分析阶段。
首先是词法分析阶段，词法分析阶段的目的是将源代码文件识别成有意义的单词，即词法单元。
词法分析的方法有多种，常用的方法有DFAs（有穷自动机）和正则表达式。
经过词法分析，可以得到所有的词法单元，其中可以将部分语法结构（如句子终结符）进行简单分析。
紧接着是LL(1)分析阶段。
LL(1)分析阶段是一种简单的分析过程，它以词法单元为基础，将输入句子划分成文法中规定的终结符号和非终结符号，最终将句子分解成语法规则所定义的结构单元。
接下来是LR(1)分析阶段，LR(1)分析阶段也是一种基于产生式的分析过程，它利用文法产生式来将句子分解成更复杂的结构单元，它能够更有效地分析句子中的嵌套结构。
最后是语义分析阶段，它是一种更深入的分析，它将句子中的结构单元转换成机器能够理解的有意义的指令，以实现自然语言指令到计算机程序的转换。
总而言之，编译原理语法分析是源代码文件的分析过程，它是编译过程的非常重要的一部分，它使用形式文法，使用词法分析阶段、LL(1)分析阶段、LR(1)分析阶段和语义分析阶段分析句子，最终实现自然语言指令到机器语言的转换。
C语言编译原理词法分析和语法分析
C语言编译原理词法分析和语法分析编程语言的编写和使用离不开编译器的支持，而编译器的核心功能之一就是对代码进行词法分析和语法分析。
C语言作为一种常用的高级编程语言，也有着自己的词法分析和语法分析规则。
一、词法分析词法分析是编译器的第一阶段，也是将源代码拆分为一个个独立单词（token）的过程。
在C语言中，常见的单词包括关键字（如if、while等）、标识符（如变量名）、常量（如数字、字符常量）等。
词法分析器会根据预定义的规则对源代码进行扫描，并将扫描到的单词转化为对应的符号表示。
词法分析的过程可以通过有限自动机来实现，其中包括各种状态和状态转换规则。
词法分析器通常会使用正则表达式和有限自动机的方法来进行实现。
通过词法分析，源代码可以被分解为一个个符号，为后续的语法分析提供基础。
二、语法分析语法分析是编译器的第二阶段，也是将词法分析得到的单词序列转换为一棵具有语法结构的抽象语法树（AST）的过程。
在C语言中，语法分析器会根据C语言的文法规则，逐句解析源代码，并生成相应的语法树。
C语言的语法规则相对复杂，其中包括了各种语句、表达式、声明等。
语法分析的过程主要通过递归下降分析法、LR分析法等来实现。
语法分析器会根据文法规则建立语法树的分析过程，对每个语法结构进行逐步推导和分析，最终生成一棵完整的语法树。
三、编译器中的词法分析和语法分析在编译器中实现词法分析和语法分析是一项重要的技术任务。
编译器通常会将词法分析和语法分析整合在一起，形成一个完整的前端。
在C语言编译器中，词法分析和语法分析器会根据C语言的词法规则和文法规则，对源代码进行解析，并生成相应的中间表示形式，如语法树或者中间代码。
词法分析和语法分析的结果会成为后续编译器中各个阶段的输入，如语义分析、中间代码生成、目标代码生成等。
编译器的优化和错误处理也与词法分析和语法分析有密切关系。
因此，对词法分析和语法分析的理解和实现对于编译器开发者而言是非常重要的。
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（2）T→T*F | T/F | F
（3）F→P^F | P
（4）P→(E) | i
实验内容：
LL(1)分析法：
所谓LL（1）分析法，就是指从左到右扫描输入串（源程序），同时采用最左推导，且对每次直接推导只需向前看一个输入符号，便可确定当前所应当选择的规则。实现LL（1）分析的程序又称为LL（1）分析程序或LL1（1）分析器。
（３）若X是一个非终结符，则查看预测分析表M。若M[A，a]中存放着关于X的一个产
生式，那么，首先把X弹出STACK栈顶，然后，把产生式的右部符号串按反序一一弹出STACK栈（若右部符号为ε，则不推什么东西进STACK栈）。若M[A，a]中存放着“出错标志”，则调用出错诊断程序ERROR。事实上，LL（1）的分析是根据文法构造的，它反映了相应文法所定义的语言的固定特征，因此在LL（1）分析器中，实际上是以LL（1）分析表代替相应方法来进行分析的。
{
char content[30];//内容
char describe[30];//描述
int type;//种别码
int addr;//入口地址
int line;//所在行数
IdentiferNode * next;//下一个节点
};
IdentiferNode * idenHead;//首节点
vector<pair<const char *,int> > keyMap;
LL（1）预测分析程序的总控程序在任何时候都是按STACK栈顶符号X和当前的输入符号a做哪种过程的。对于任何（X，a），总控程序每次都执行下述三种可能的动作之一：
（１）若X = a =‘#’，则宣布分析成功，停止分析过程。
（２）若X = a‘#’，则把X从STACK栈顶弹出，让a指向下一个输入符号。
一个文法要能进行LL（1）分析，那么这个文法应该满足：无二义性，无左递归，无左公因子。当文法满足条件后，再分别构造文法每个非终结符的FIRST和FOLLOW集合，然后根据FIRST和FOLLOW集合构造LL（1）分析表，最后利用分析表，根据LL(1)语法分析构造一个分析器。LL（1）的语法分析程序包含了三个部分，总控程序，预测分析表函数，先进先出的语法分析栈，本程序也是采用了同样的方法进行语法分析，该程序是采用了C语言来编写。
int lineBra[6][1000] = {0};//括号和行数的对应关系，第一维代表左右6种括号
int static_iden_number = 0;//模拟标志符的地址，自增
//Token节点
NormalNode * normalHead;//首结点
//错误节点
struct ErrorNode
程序源码：
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <vector&;
#include "LexAnalysis.h"
在构造LL(1)预测分析表之前，首先要构造该文法的每个非终结符的FIRST和FOLLOW集合，按照下面描述的算法来构造这两个集合。
①FIRST集合的构造算法：
（1）若X∈VT，则FIRST（X）={X}。
（2）若X∈VN，且有产生式X→a……，则把a加入到FIRST(X)中；若X→ε也是一条产生式，则把ε也加到FIRST(X)中。（3）若X→Y……是一个产生式且Y∈VN，则把FIRST(Y)中的所有非ε-元素都加到FIRST(X)中；若X→Y1Y2…Yk是一个产生式，Y1，…，Yi-1都是非终结符，而且，对于任何j，1≤j≤i-1，FIRST(Yj)都含有ε（即Y1…Yi-1*ε），则把FIRST(Yj)中的所有非ε-元素都加到FIRST(X)中；特别是，若所有的FIRST(Yj)均含有ε，j=1,2,…，k，则把ε加到FIRST(X)中。
{
char content[30];//错误内容
char describe[30];//错误描述
int type;
int line;//所在行数
ErrorNode * next;//下一个节点
};
ErrorNode * errorHead;//首节点
//标志符节点
struct IdentiferNode
连续使用上面的规则，直至每个集合FIRST不再增大为止。②FOLLOW集合的构造算法：
（1）对于文法的开始符号S，置#于FOLLOW(S)中；（2）若A→αBβ是一个产生式，则把FIRST(β)| {ε}加至FOLLOW(B)中；
（3）若A→αB是一个产生式，或A→αBβ是一个产生式而βε（即ε∈FIRST(β)），则把FOLLOW(A)加至FOLLOW(B)中。连续使用上面的规则，直至每个集合FOLLOW不再增大为止。现在来构造G［E］的LL（1）预测分析表。预测分析表M[A, a]是如下形式的一个矩阵。A为非终结符，a是终结符或‘#’。矩阵元素M[A, a]中存放这一条关于A的产生式，指出当A面临输入符号a是所应采用的规则。M[A, a]也可能存放一条“出错标志”，指出当A根本不该面临输入符号a。
实验报告
学院（系）名称：计算机与通信工程学院
姓名
Sky
学号
专业
计算机科学与技术
班级
2班
实验名称
语法分析
课程名称
编译原理
课程代码
0668056
实验时间
2016年4月21日08:00-10:00
2016年4月26日10:00-13:00
实验地点
7-220
批改意见
成绩
教师签字：
实验内容与要求：
实现如下表达式文法的语法分析器，可选择LL1分析法、算符优先分析法、LR分析法之一完成实验，要求输出全部分析过程：
using namespace std;
int leftSmall = 0;//左小括号
int rightSmall = 0;//右小括号
int leftMiddle = 0;//左中括号
int rightMiddle = 0;//右中括号
int leftBig = 0;//左大括号
int rightBig = 0;//右大括号